蒸汽发生器横向支撑止挡牛腿焊缝冷裂纹的目视检验和控制

admin管理员组

文章数量:1566614

2024年1月13日发(作者：)

蒸汽发生器横向支撑止挡牛腿焊缝冷裂纹的目视检验和控制发布时间：2022-09-04T02:58:48.632Z 来源：《建筑创作》2022年第3期 作者： 李广[导读] 本文主要讲述某核电蒸汽发生器横向支撑（简称SG横向支撑）止挡牛腿焊缝焊接完成后较易产生裂纹缺陷的问题及在焊接完成后目视检验（简称VT）合格的条件下液体渗透检测仍较大概率检出裂纹缺陷的问题 李广 中国核工业二三建设有限公司264309 摘要：本文主要讲述某核电蒸汽发生器横向支撑（简称SG横向支撑）止挡牛腿焊缝焊接完成后较易产生裂纹缺陷的问题及在焊接完成后目视检验（简称VT）合格的条件下液体渗透检测仍较大概率检出裂纹缺陷的问题，经过分析后采取措施，最终保证了目视检验完成后的液体渗透检验合格率，提高了整体焊缝的一次合格率。 关键词：目视检验 检验时机 冷裂纹 前言： 当今，随着工业的发展，在焊接结构方面取向大型化、大容量和高参数的方向发展，各种合金材料的应用日益广泛。但是随着这些钢种和合金材料的应用，在焊接生产上带来了许多新问题，其中较为普遍而又十分严重的就是焊接裂纹。焊接裂纹不仅给生产带来许多困难，造成停产、停工，而且可能带来灾难性的事故。裂纹是引起焊接结构发生破坏事故的主要原因，因此，对焊接裂纹进行原因进行分析，并制定有效预防措施很有必要。1SG横向支撑简介

SG横向支撑一端与蒸汽发生器相连，一端与墙体模块相连，设计寿命为60年。在核电厂正常运行工况下，SG横向支撑可为蒸汽发生器提供支撑。在电厂事故工况下，使蒸汽发生器保持在规定的范围内，防止事故进一步升级与扩大。1.1止挡牛腿焊缝焊接信息及要求

上表所有支撑件焊缝、定位焊缝以及焊接返修所采用的焊接工艺均按ASME第IX 卷以及ASME第Ⅲ卷NF分卷的要求进行评定。SG横向支撑组件的设备安全等级高，质保等级高，为核一级设备支撑。 支撑止挡牛腿焊接施工均为高空挂架作业，挡板、加强肋分布位置紧密（500mm间距），大部分位置作业空间狭小不容易施焊，导致焊接难度进一步加大；

2止挡牛腿焊缝发现的问题2.1止挡牛腿焊缝无损检验不合格 在最初焊接完成的一批挡板与模块连接板焊缝、加强肋与模块连接板焊缝液体渗透检查时发现存在超标线性显示。2.2止挡牛腿焊缝目视检验缺陷检出率低 止挡牛腿焊缝最终焊缝要求100%目视检验，通过VT-Ⅱ级资格专业人员完成最终目视检验的焊缝中仍存在很大几率的液体渗透检验不合格。3止挡牛腿焊缝问题分析3.1止挡牛腿焊缝缺陷分析3.1.1材料因素 A588Gr.B钢号是ASTM(美国材料试验学会)的材料编号[2]。按化学成分分类属于低合金钢，主要应用于重要行业的钢结构中。

钢材的化学成分是决定焊接热影响区是否会淬硬的基本条件，一般以碳当量作为评定钢材焊接性的主要标志，碳当量愈高，焊接性就愈差。研究认为[1]，当低合金钢的碳当量CE>0.45-0.55％时，就容易产生裂纹。按照美国焊接学会提出的碳当量计算公式进行估算，A588GrB钢的碳当量为0.56％。说明其具有一定的淬硬性，故该钢需要预热、后热等措施。

从图1焊接性与碳当量及板厚关系中查找出，A588Gr.B钢在厚度大于50 mm时，焊接性的优劣等级为Ⅳ级，厚度小于于50 mm时，焊接性的优劣等级为Ⅲ级。再从表2中确定厚度大于50 mm的A588Gr.B钢焊接性等级为Ⅳ可以，焊前需要预热100℃以上, 必要情况进行消除应力处理，需要进行敲击焊缝释放应力。综上，止挡牛腿焊缝最高级别母材为A588Gr.B，最大母材厚度为60mm，焊接性的优劣等级为最低级别Ⅳ级，焊接性较差。

图1：焊接性与碳当量及板厚关系

3.1.2环境因素 止挡牛腿焊缝施工期正值冬季施工，施工区域为高空作业风速较大，环境气温较低，施工中按照焊接工艺执行焊前预热，但存在温度流失较快、温度不易保持的情况，可能导致工艺执行措施不到位。 设计文件中提及“当认为必要或有助于控制焊接变形时，可以锤击焊缝金属。”未作强制要求；施工方案中没有敲击焊缝释放焊接应力的相关描述要求，施工中未执行该项工艺措施。 因施工环境墙体墙体内部结构限制，焊缝无法进行热处理。技术人员按照上游技术条件引用标准ASME B&PV Code Case N-71-18，在满足N-71-18 要求下，取消了对焊缝进行热处理的强制要求，导致消应力热处理缺失。

3.2目视检验缺陷检出率不稳定分析3.2.1检验时机选择不合理 根据上游安装技术条件止挡牛腿焊缝目视检验时机为“检测应在焊接完成后、实施其他无损检测方法之前进行。如需要焊后热处理，则应在焊后热处理之后进行。”无其他相关要求。碳当量越大，钢种的冷裂敏感越强，而越易产生冷裂纹，根据上文中A588Gr.B钢的碳当量分析，止挡牛腿焊缝较易产生冷裂纹，目视检验缺陷检出率不理想可能为检验时机选择过于靠前。3.2.2焊缝表面状态不利于缺陷检出 牛腿焊缝目视检验未作打磨抛光要求，原始焊态，待检区无可见缺陷，可进行液体渗透检测即可。但通过缺陷检出后复查发现缺陷为较细微肉眼很难辨识的延迟冷裂纹，在焊缝表面不作抛光打磨处理的情况下很难辨识。4止挡牛腿焊缝焊接缺陷控制措施4.1合理的焊缝检验时机 根据缺陷检出后复查原因分析，调整止挡牛腿焊缝目视检验时机，要求至少冷却至室温后24小时。4.2提高目视检验焊缝表面状态 为提高目视检验焊缝缺陷检出率，要求焊缝在焊接完成后目视检验前对焊缝待检区进行打磨抛光处理。采用6倍放大镜配合强光手电进行目视检验。4.3严格执行工艺要求 根据缺陷原因分析采取以下工艺措施：a)严格执行焊缝预热温度要求，在焊接过程中监控焊缝温度，在温度低于预热温度时补充加热，增加焊后后热232℃-400℃，保温4小时的后热要求；b)焊接过程中强制要求执行敲击焊缝释放应力的工艺措施；

c)采用E7018碱性低氢焊条焊接，保证焊条烘干状态。

5应用效果 通过以上措施，很大程度上减少了焊接裂纹的产生，提高了后续牛腿焊缝的目视检验缺陷检出率，降低了目视检验完成后下道检验的缺陷发现率，整体上提高了焊缝的一次合格率，改善了SG横向支撑组件的安装质量。

6结束语 在相应的标准或规范中，均要求外观或无损检测应根据相应的规定考虑时间因素，在大多数时候无损检测可以在焊件冷却到室温后立即进行，包括高强钢的焊接，一旦发现裂纹等缺陷后应立即进行消除修复。 但是在某些特定环境可要求对于高强钢的焊接检测，应在适当的延迟时间以后进行，确保如果存在氢致裂纹会完全产生并扩展完毕。通过对焊接裂纹产生因素和控制措施进行分析，我们可以找到多种实现焊接裂纹控制的方法。但是我们也很容易发现，每种控制措施都有一定的局限性，那么在生产中就要求根据自身的需求和条件选择相应的方法，来实现对焊接缺陷的控制。参考文献 [1] 美国焊接学会.焊接手册：第4卷【M】.北京：机械工业出版社，1997

[2] 李鹏飞，吴兵兵，郗峰波，王建涛. A588GrB钢焊接工艺研究[J].生产应用，2012, (8): 53-56

本文标签： 焊缝焊接检验牛腿止挡